球磨機(jī)襯板受沖擊功的反推方法

材料的硬度與耐腐蝕性密切相關(guān)。英國的佩斯特認(rèn)為，研磨材料表面的硬度（h）和磨損材料（ha）的比率是評價(jià)材料耐水性的最佳參量。研究表明當(dāng)Hu/Ha小于0.8時(shí),材料的抗磨性不受磨料硬度的影響,總是受到最大的磨損,稱作硬磨料磨損:當(dāng)Hu/Ha大于0.8時(shí),隨比值的提高,材料磨損量減少,稱作軟磨料磨損。故在磨球的生產(chǎn)中,應(yīng)重點(diǎn)保證磨球的硬度,而對于襯板來說,必須重點(diǎn)保證其韌性。但在實(shí)際應(yīng)用中,材料的韌性和硬度是一對矛盾,往往高硬度就意味著低韌性,很難將高硬度和高韌性結(jié)合與一體。因此,需要根據(jù)磨損系統(tǒng)中的各參數(shù),合理設(shè)計(jì)其材料的力學(xué)性能,并以此為依據(jù)選擇材料而在球磨機(jī)磨損環(huán)境中一個(gè)很重要的參數(shù)是磨球?qū)σr板的沖擊功,且沖擊功對磨損機(jī)理有重要影響。所以需要對球磨機(jī)內(nèi)部襯板所受的沖擊功進(jìn)行量化研究。1襯板沖擊功計(jì)算時(shí)受沖擊后磨球的磨球設(shè)計(jì)磨球的動(dòng)狀態(tài)以及所能達(dá)到的最大沖擊能量,我們可以根據(jù)磨礦介質(zhì)運(yùn)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算,但這一計(jì)算結(jié)果由于不能考慮礦漿的緩沖作用和球與球碰撞時(shí)的能量損耗,因此,不能作為磨球?qū)σr板沖擊作用的衡量值,當(dāng)然也不能直接用于襯板所受沖擊作用時(shí)而產(chǎn)生疲勞失效的計(jì)算依據(jù)球磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中磨球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為不可見,而且其工況非常惡劣,直接使用傳感器對沖擊功進(jìn)行測量根本不可能。鑒于高錳鋼加工硬化的特點(diǎn),且其加工硬化程度和所受沖擊作用的大小有一定的對應(yīng)關(guān)系,故我們可以建立高錳鋼加工硬化程度與沖擊功大小之間的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)這一模型來反推球磨機(jī)襯板所受的沖擊功,其試驗(yàn)步驟如圖1所示。2高鉻鋼硬化和磨損試驗(yàn)的測定2.1低鉻鐵材質(zhì)直接導(dǎo)向磨球的制備在實(shí)驗(yàn)室MLD-10型動(dòng)載磨料磨損試驗(yàn)機(jī)(沖擊功為0～5J)上對高錳鋼試樣做沖擊磨損試驗(yàn),其工作原理見圖2上試樣采用低鉻鐵材質(zhì),試樣直接從工廠采樣的磨球上用線切割加工成10mm×10mm×30mm的試樣;下試樣使用高錳鋼,也直接從工廠采樣的襯板上取樣,由于高錳鋼機(jī)加工性能差.故先用電脈沖打孔,然后用線切割加工成外徑為φ50mm、內(nèi)徑為φ30mm、寬度為20mm的圓環(huán)式樣。2.2高鉻鋼和低鉻鑄鐵的硬度測量采用HXD-1000型顯微鏡硬度計(jì)進(jìn)行測量,測量幾次取平均值,結(jié)果見表1。2.3試驗(yàn)結(jié)果和分析在磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行磨損試驗(yàn)時(shí),磨料為精制10～20目的石英砂,磨料硬度為HV1100～1300。試驗(yàn)時(shí),先預(yù)磨30min,再正磨50min,砂流量為40kg/h。下試樣的轉(zhuǎn)速為200r/min,上試樣的沖擊頻率為150次/min。試樣取下后用酒精清洗干凈后烘干。試驗(yàn)完成后對高錳鋼表層的加工硬化程度進(jìn)行分析。在試樣預(yù)磨完30min后,用精度為1/10000g、型號為AR2140光電分析天平稱重,然后再正式磨50min后,再次測量試樣重量,二者之差為試樣的磨損失重。取三次試驗(yàn)的平均值為最后結(jié)果,低鉻鑄鐵試樣和高錳鋼試樣的失重見圖3。從圖3的變化曲線上可以看出,不管是低鉻鐵還是高錳鋼,其失重規(guī)律都相同,均為磨損量先上升,當(dāng)沖擊功為2J時(shí),二者的失重都略大于沖擊功為1J的磨損失重,但增加值很少。當(dāng)沖擊功大于1.8J后,上下試樣的磨損失重均下降,而且變化的曲率很大,而且在所有的沖擊功下,低鉻鐵上試樣的失重均大于高錳鋼下試樣的失重。在測試完失重后,對品錳鋼試樣進(jìn)行線切割取樣,然后在表面進(jìn)行顯微鏡硬度測試,采用HXD-1000型顯微硬度計(jì)進(jìn)行測量,測量幾次取平均值,硬度隨沖擊功的變化曲線見圖4。從圖4可以看出,高錳鋼的加工硬化程度隨沖擊功的增加而增加。在沖擊功1.0J以前,隨著沖擊功的增加,加工硬化程度急劇增加,由初始狀態(tài)的HV223上升到HV421,在沖擊功為2.0J時(shí),高錳鋼的磨損表面硬度為HV503,當(dāng)沖擊功為3.0J時(shí),表面硬度為HV579.5,當(dāng)沖擊功大于2.0J后,加工硬化的程度增加逐漸變緩。有資料認(rèn)為,一般情況下,當(dāng)表面硬度達(dá)到HRC50(HV509),基本可視為加工硬化充分,但從本試驗(yàn)看,表面硬度達(dá)到HRC50(HV509)還不能算完全加工硬化,因?yàn)楸砻孢_(dá)到HRC50(HV.509)后,高錳鋼還有很大的加工硬化能力,這個(gè)傳統(tǒng)的觀點(diǎn),無疑隱藏了高錳鋼的加工硬化能力。從本試驗(yàn)看,只有當(dāng)高錳鋼的表面硬度要接近HRC54(HV580)才算充分加工硬化,也就是高錳鋼在受到3.0J的沖擊功,甚至更高時(shí)才能充分加工硬化。2.4高鉻鋼環(huán)板硬度分析：選擇研磨機(jī)中使用的高鉻鋼環(huán)板硬度分析對礦廠球磨機(jī)使用過的高錳鋼襯板進(jìn)行硬度分析,測試方法同上,其測試結(jié)果見表2。2.5球磨機(jī)中的高錳鋼襯板根據(jù)磨損試驗(yàn)后高錳鋼的變化曲線,結(jié)合球磨機(jī)使用過的高錳鋼襯板磨損表面的硬度(如圖5所示),對球磨機(jī)襯板所受的沖擊功值進(jìn)行估算。從圖5可以看出,球磨機(jī)中的高錳鋼襯板磨損表面的硬度為HV483(HRC485),加工硬化程度中等,大約相當(dāng)于受到1.7J沖擊功的沖擊作用,雖然有一定的加工硬化,但是離充分加工硬化程度還有一定的距離,在這種情況下,高錳鋼的耐磨潛能還是沒有完全表現(xiàn)出來,故高錳鋼在這種工況下使用是不合適的根據(jù)以上試驗(yàn)可以估計(jì)出,該選礦廠該型號的球磨機(jī)襯板受到來自磨球和礦粒的最大沖擊功大致為1.7J。3球磨機(jī)襯板量化研究沖擊功是磨損環(huán)境中的一個(gè)重要參數(shù),